Moja ya changamoto kuu za kisayansi za wakati wetu imekuwa mbio ya kuunda kompyuta ya kwanza muhimu ya quantum. Maelfu ya wanafizikia na wahandisi hushiriki ndani yake. IBM, Google, Alibaba, Microsoft na Intel wanaendeleza dhana zao. Je, kifaa chenye nguvu cha kompyuta kitabadilishaje ulimwengu wetu, na kwa nini ni muhimu sana?
Hebu fikiria kwa muda: kompyuta kamili ya quantum imeundwa. Imekuwa kipengele cha kawaida na cha asili cha maisha yetu. Mahesabu ya classical sasa yanazungumzwa tu shuleni, katika masomo ya historia. Mahali fulani ndani ya vyumba vya chini vya ardhi baridi, mashine zenye nguvu hufanya kazi kwenye qubits ili kuwasha roboti zenye akili bandia. Wanafanya kazi zote hatari na za kuchukiza tu. Kutembea katika bustani, wewe kuangalia kote na kuona kila aina ya robots. Viumbe wa humanoid hutembea na mbwa, kuuza aiskrimu, kurekebisha nyaya za umeme, na kufagia eneo hilo. Baadhi ya mifano kuchukua nafasi ya kipenzi.
Tulipata fursa ya kufichua siri zote za Ulimwengu na kuangalia ndani yetu wenyewe. Dawa imefikia kiwango kipya - dawa za ubunifu zinatengenezwa kila wiki. Tunaweza kutabiri na kuamua ni wapi rasilimali adimu kama vile gesi na mafuta zinapatikana. Tatizo la ongezeko la joto duniani limetatuliwa, mbinu za kuokoa nishati zimeboreshwa, na hakuna tena msongamano wa magari katika miji. Kompyuta ya quantum sio tu kudhibiti magari yote ya roboti, lakini pia inahakikisha harakati za bure: inafuatilia hali kwenye barabara, kurekebisha njia na kuchukua udhibiti kutoka kwa madereva ikiwa ni lazima. Hivi ndivyo umri wa quantum unaweza kuonekana.
Kukimbilia kwa Dhahabu ya Quantum
Matarajio ya maombi ni ya kushangaza, ndiyo sababu uwekezaji katika maendeleo ya kiasi unakua kila mwaka. Soko la kimataifa la kompyuta ya quantum lilikuwa na thamani ya $ 81,6 milioni mnamo 2018. Wataalamu wa Market.us wanakadiria kuwa kufikia 2026 itafikia $381,6 milioni. Hiyo ni, itaongezeka kwa wastani wa 21,26% kwa mwaka kutoka 2019 hadi 2026.
Ukuaji huu unachochewa na kuongezeka kwa matumizi ya kriptografia ya quantum katika matumizi ya usalama na kuendeshwa na uwekezaji kutoka kwa wadau wa soko la kompyuta ya quantum. Kufikia mwanzoni mwa mwaka huu, wawekezaji wa kibinafsi walikuwa wamefadhili angalau makampuni 52 ya teknolojia ya quantum duniani kote, kulingana na uchambuzi wa jarida la kisayansi la Nature. Wachezaji wakuu kama vile IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, na D-Wave Systems wanatatizika kuunda kompyuta ya kiasi inayotumika.
Ndiyo, mradi tu fedha zinazoingia katika eneo hili kila mwaka zinawakilisha gharama ndogo (ikilinganishwa na $ 2018 bilioni katika uwekezaji wa AI katika 9,3). Lakini nambari hizi ni muhimu kwa tasnia ambayo haijakomaa ambayo bado haijajivunia viashiria vya utendaji.
Kutatua matatizo ya quantum
Unahitaji kuelewa kwamba leo teknolojia bado ni changa. Iliwezekana kuunda prototypes tu za mashine za quantum na mifumo moja ya majaribio. Wana uwezo wa kutekeleza algorithms zisizobadilika za ugumu wa chini. Kompyuta ya kwanza ya 2-qubit iliundwa mwaka wa 1998, na ilichukua ubinadamu miaka 21 kuleta vifaa kwa kiwango sahihi, kinachojulikana kama "quantum supremacy". Neno hili lilianzishwa na profesa wa Caltech John Preskill. Na ina maana uwezo wa vifaa vya quantum kutatua matatizo kwa kasi zaidi kuliko kompyuta za classical zenye nguvu zaidi.
Ufanisi katika eneo hili ulifanywa na kampuni ya California ya Google. Mnamo Septemba 2019, shirika hilo lilitangaza kwamba kifaa chake cha 53-qubit Sycamore kilikamilisha hesabu katika sekunde 200 ambayo ingechukua kompyuta kuu ya hali ya juu miaka 10 kukamilika. Kauli hiyo ilizua utata mwingi. IBM haikukubaliana kabisa na hesabu kama hizo. Katika blogi yake, kampuni iliandika kwamba kompyuta yake kuu ya Mkutano itakabiliana na kazi hii katika siku 000. Na yote inahitajika ni kuongeza uwezo wa kuhifadhi disk. Ingawa kwa kweli tofauti haikuwa kubwa sana, Google ilikuwa ya kwanza kufikia "ukuu wa quantum." Na hii ni hatua muhimu katika utafiti wa kompyuta. Lakini hakuna zaidi. Utendaji wa Sycamore ni kwa madhumuni ya maonyesho tu. Haina matumizi ya vitendo na haina maana kwa kutatua matatizo halisi.
Tatizo kuu ni vifaa. Ingawa biti za kimapokeo za kimahesabu zina thamani ya 0 au 1, katika ulimwengu wa ajabu wa quantum, qubits zinaweza kuwa katika majimbo yote mawili kwa wakati mmoja. Mali hii inaitwa superposition. Qubits ni kama vilele vinavyozunguka: huzunguka saa na kinyume, kusonga juu na chini. Ikiwa unaona hii inachanganya, basi uko katika kampuni kubwa. Richard Feynman aliwahi kusema, "Ikiwa unafikiri unaelewa mechanics ya quantum, hauelewi." Maneno ya kijasiri kutoka kwa mtu aliyeshinda Tuzo ya Nobel kwa... quantum mechanics.
Kwa hivyo, qubits sio thabiti sana na chini ya ushawishi wa nje. Gari linalopita chini ya madirisha ya maabara, kelele ya ndani ya mfumo wa baridi, chembe ya cosmic ya kuruka - kuingiliwa kwa random, mwingiliano wowote huharibu usawazishaji wao na hutengana. Hii ni hatari kwa kompyuta.
Swali muhimu kwa ajili ya maendeleo ya kompyuta ya quantum ni suluhisho gani la vifaa kutoka kwa wengi waliochunguzwa litahakikisha utulivu wa qubits. Yeyote atakayesuluhisha tatizo la uwiano na kufanya kompyuta nyingi kuwa za kawaida kama GPUs atashinda Tuzo ya Nobel na kuwa mtu tajiri zaidi duniani.
Njia ya kibiashara
Mnamo 2011, kampuni ya Kanada ya D-Wave Systems Inc. alikuwa wa kwanza kuuza kompyuta za quantum, ingawa manufaa yake ni mdogo kwa matatizo fulani ya hisabati. Na katika miezi ijayo, mamilioni ya watengenezaji wataweza kuanza kutumia vichakataji vya quantum kupitia wingu - IBM inaahidi kutoa ufikiaji wa kifaa chake cha qubit 53. Kufikia sasa, kampuni 20 zimepokea fursa hii chini ya programu inayoitwa Q Network. Miongoni mwao ni mtengenezaji wa vifaa vya Samsung Electronics, watengenezaji magari wa Honda Motor na Daimler, kampuni za kemikali za JSR na Nagase, benki JPMorgan Chase & Co. na Barclays.
Kampuni nyingi zinazojaribu kompyuta ya quantum leo zinaiona kama sehemu muhimu ya siku zijazo. Dhamira yao kuu sasa ni kujua ni nini kinachofanya kazi katika kompyuta ya quantum na nini haifanyi kazi. Na uwe tayari kuwa wa kwanza kuanzisha teknolojia katika biashara ikiwa tayari.
Mashirika ya usafiri. Volkswagen, pamoja na D-Wave, inatengeneza programu ya quantum - mfumo wa kudhibiti trafiki. Mpango huo mpya utawezesha mashirika ya usafiri wa umma na makampuni ya teksi katika miji mikubwa kutumia meli zao kwa ufanisi zaidi na kupunguza muda wa kusubiri wa abiria.
Sekta ya nishati. ExxonMobil na IBM zinakuza matumizi ya kompyuta ya kiasi katika sekta ya nishati. Zinalenga kukuza teknolojia mpya za nishati, kuboresha ufanisi wa nishati na kupunguza uzalishaji wa gesi chafu. Ukubwa na utata wa changamoto zinazokabili sekta ya nishati ni zaidi ya upeo wa kompyuta za kisasa za kisasa na zinafaa kwa majaribio kwenye zile za quantum.
Makampuni ya dawa. Accenture Labs inashirikiana na 1QBit, kampuni ya programu ya quantum. Katika muda wa miezi 2 tu, walitoka kwa utafiti hadi uthibitisho wa dhana-kwa kutumia programu kuiga mwingiliano changamano wa molekuli katika viwango vya atomiki. Shukrani kwa nguvu ya kompyuta ya quantum, sasa inawezekana kuchambua molekuli kubwa zaidi. Hii itaipa nini jamii? Dawa za ubunifu na athari ndogo zaidi.
Sekta ya fedha. Teknolojia zinazozingatia kanuni za nadharia ya quantum zinazidi kuvutia maslahi ya benki. Wanavutiwa na usindikaji wa shughuli, biashara na aina zingine za data haraka iwezekanavyo. Barclays na JP Morgan Chase (pamoja na IBM), pamoja na NatWest (pamoja na Fujitsu) tayari wanafanya majaribio yao katika uundaji wa programu maalum.
Kukubalika kwa mashirika makubwa kama haya na kuibuka kwa waanzilishi wa ujasusi wa quantum kunazungumza juu ya uwezekano wa kibiashara wa quantum. Tayari tunaona matumizi ya kompyuta ya kiasi yakitumika kwa matatizo ya ulimwengu halisi, kuanzia kuboresha matumizi ya nishati hadi kuboresha njia za magari. Na muhimu zaidi, thamani ya teknolojia itaongezeka kadiri inavyoendelea.
Chanzo: mapenzi.com